面试题：ElasticSearch从gateway到allocation流程转换的关键中间步骤

Question

请阐述在ElasticSearch从gateway到allocation流程转换过程中，有哪些关键的中间步骤，以及这些步骤是如何相互协作的？

Answer 1

1. Gateway阶段
   • 数据恢复：
     • Elasticsearch启动时，首先从Gateway（如本地文件系统、共享存储等）加载集群状态和分片数据。它会读取集群状态元数据，包括索引设置、映射等信息。同时，恢复每个分片的实际数据文件，这些数据文件以段（Segment）的形式存储。
   • 状态初始化：
     • 构建初始的集群状态，其中包含集群的所有节点信息、索引信息以及每个分片的状态（如未分配、已分配等）。这个初始状态为后续的分配过程提供基础。
2. Allocation阶段前的准备
   • 节点发现：
     • 每个节点启动后，通过发现机制（如Zen Discovery）找到集群中的其他节点。节点之间通过交换信息，了解彼此的状态、能力（如磁盘空间、CPU 等）。这个过程帮助节点构建一个完整的集群视图，知道哪些节点可用，哪些节点不可用。
   • 集群状态同步：
     • 节点间同步集群状态，确保所有节点拥有一致的集群状态信息。如果某个节点的集群状态版本较低，它会从其他节点获取最新版本的集群状态。这一步保证了所有节点在进行分配决策时基于相同的信息。
3. Allocation决策过程
   • 分片分配策略：
     • Elasticsearch使用一系列的分配策略来决定将分片分配到哪个节点上。例如，它会考虑节点的负载均衡，尽量避免将过多的分片分配到同一节点，以防止某个节点过载。同时，会考虑数据的冗余性，确保每个分片的副本分布在不同的节点上，提高数据的可用性。如果某个节点故障，副本分片可以在其他节点上继续提供服务。
   • 过滤条件应用：
     • 应用各种过滤条件，如节点属性过滤（例如根据节点的标签，只将特定分片分配到具有特定标签的节点上）、磁盘空间过滤（不将分片分配到磁盘空间不足的节点）等。这些过滤条件进一步细化分配决策，确保分配结果符合集群的配置和需求。
4. Allocation执行
   • 分配通知：
     • 当分配决策确定后，主节点会将分配信息（哪些分片分配到哪些节点）通知给相关的节点。这些节点接收到通知后，开始执行实际的分片分配操作。
   • 分片启动：
     • 目标节点根据分配信息，启动相应的分片。这包括加载分片的数据文件、恢复索引状态等操作。一旦分片成功启动，它就开始提供服务，接收和处理来自客户端的请求。

在整个从Gateway到Allocation流程转换过程中，这些步骤相互协作。Gateway阶段为集群提供初始的数据和状态，节点发现和集群状态同步确保所有节点拥有一致的集群视图，分配决策过程基于各种策略和过滤条件确定最佳的分配方案，最后通过分配通知和分片启动将决策付诸实践，使得集群能够正常运行并提供服务。